ENQUADRAMENTO DO TEMA

A crescente necessidade de ocupação de terrenos litorais com deficientes características geotécnicas é, por um lado, devido ao facto de os lugares com melhores propriedades geotécnicas já se encontrarem actualmente ocupados por estruturas e, por outro lado, devido às questões ambientais cada vez mais valorizadas no âmbito do desenvolvimento sustentado, privilegiando a requalificação de locais anteriormente ocupados com aterros ou zonas industriais, os designados brownfields da bibliografia anglo-saxónica, ao invés da construção em locais ambientalmente “intactos”. Estes terrenos, em geral aplanados, são, em regra, constituídos por solos moles, geralmente originados na sedimentação estuarina ou fluvial, junto às margens, sendo caracterizados por apresentar baixa resistência ao corte e elevada compressibilidade. Estes solos são formados por fracções finas, contendo proporções variáveis de silte e argila, em condições saturadas, pouco

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permeáveis, possuindo eventualmente elevados teores de matéria orgânica, responsáveis pela coloração escura dos solos. Estas características levam a que a sua condutividade hidráulica seja muito reduzida pelo que, perante um carregamento superficial, a redução do seu volume com a consequente expulsão de água, isto é, a sua consolidação, é um processo lento, diferido no tempo, e dependendo do caminho que a água terá que percorrer até ser expulsa (Domingues, 2006).

A noção de "solo mole" não tem, até ao momento, uma definição quantitativa precisa. De um ponto de vista qualitativo, pode-se dizer que solos moles são aqueles em que qualquer construção - aterro, edifício ou outro -, mesmo transmitindo cargas reduzidas ao solo de fundação, podem provocar roturas ou assentamentos importantes, sendo necessário tomar em conta estes factos a nível de projecto.

Apesar de, até ao momento, não haver uma definição quantitativa precisa, há várias características geralmente reconhecidas aos solos moles. Assim, os solos moles são solos de formação muito recente, de origem sedimentar em meio aquoso, (por via mecânica ou química) constituídos essencialmente por partículas finas, classificando-se, do ponto de vista granulométrico, em argilas, argilas siltosas ou, no extremo, siltes argilosos; a sua formação recente leva a que sejam solos normalmente consolidados ou ligeiramente sobreconsolidados, eventualmente ainda subconsolidados, à excepção da crosta superficial, onde os ciclos de molhagem e secagem provocaram geralmente uma camada apresentando forte sobreconsolidação; são solos apresentando elevado grau de saturação e baixo índice de consistência (Ic < 0.5, podendo eventualmente

apresentar valores negativos).

A elevada deformabilidade associada à baixa permeabilidade faz com que os grandes assentamentos que se verificam neste tipo de solos se processem, em geral, durante períodos longos, com os inevitáveis inconvenientes para a construção e exploração de obras de engenharia civil.

Por último, outra das importantes características apresentadas por este tipo de solos é a sua baixa resistência ao corte, com os inevitáveis problemas de estabilidade das obras a construir. No entanto, quanto a esta característica, a escola "ocidental" e a escola russa diferem nos limites considerados. Assim, para a escola russa, solo mole será todo aquele que apresentar uma, pelo menos, das seguintes características (Evgeniev e Kazarnovski, 1976; Abelev, 1977):

 Resistência ao corte determinada por ensaio de molinete "in situ" menor que 75 kPa;  Deformação sob uma carga de 250 kPa superior a 50 mm/m.

A escola "ocidental" define, do ponto de vista de resistência ao corte sem drenagem, o limite de 25 kPa (Correia, 1982). De acordo com esta definição, pode subdividir-se estes solos, quanto a consistência, em moles a muito moles.

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Os problemas postos pelos solos moles, quando servem de fundação a obras de engenharia, podem ser, essencialmente, de dois tipos:

 Assentamentos excessivos;  Capacidade portante insuficiente.

De acordo com o modelo apresentado inicialmente por Skempton em 1948, são consideradas duas fases de comportamento distintas para as argilas moles. Na primeira fase, correspondente à fase de construção da obra, devido à rapidez de colocação das cargas, em conjunção com a permeabilidade reduzida das argilas, tem-se uma resposta não drenada do solo. Na segunda fase, após a construção, desenvolve-se a consolidação da camada argilosa, associada à variação das pressões intersticiais da água e das tensões efectivas, com as consequentes deformações e aumento da resistência.

Assim distinguem-se, no assentamento total deste tipo de solos moles, três componentes:

 Assentamento imediato, também chamado inicial ou não drenado, e que, de acordo com os princípios clássicos da resposta "não drenada", é uma deformação a volume constante provocada pela tensão de corte sob a área carregada;

 Assentamento provocado pela consolidação, também designada por consolidação primária, provocada pela drenagem da água do solo, como consequência do gradiente hidráulico gerado pelo excesso de pressão intersticial da água provocado pelo carregamento, com variação de volume e da tensão efectiva;

 Assentamento devido à consolidação secundária, também designada por consolidação secular, que se dá, na sua quase totalidade, após a dissipação das tensões intersticiais, e de acordo com a prática habitual, a tensão efectiva constante.

Os métodos de estudo e análise destes solos, bem como os processos para a melhoria das suas características geotécnicas assumem, actualmente, uma grande importância. Para a viabilização de obras de engenharia neste tipo de solos é necessário a adopção de soluções de fundações especiais em função da natureza e da dimensão dos empreendimentos, bem como de técnicas de melhoramento de terrenos e, às vezes, do recurso a procedimentos associados à vertente de engenharia geoambiental.

Actualmente, encontram-se disponíveis várias técnicas de melhoramento de terrenos, dependendo as suas aplicações, fundamentalmente, do tipo de solo a tratar, das características a melhorar, da localização da zona a intervencionar e da relação custo – eficácia da potencial técnica a utilizar. Estas técnicas têm como objectivo alcançar, de entre outos, um ou mais dos seguintes objectivos (Silva, 2008):

 Redução e aceleração de assentamentos, aumento da resistência portante e/ou melhoria da estabilidade geral de estruturas implantadas em solos moles;

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 Mitigação da susceptibilidade de liquefacção de solos;  Contenção de solos instáveis;

 Melhoria da trabalhabilidade e reutilização de materiais de aterro;

Uma classificação bastante utilizada é a adoptada pela ASCE SIG Committee em 1997 que, de acordo com o tipo de resultados a obter, agrupa as técnicas da seguinte forma:

 Para tratamento;  Para reforço;  Para melhoramento.

Segundo esta classificação, as estacas de brita inserem-se nas técnicas de reforço de solos, pois constituem um sistema composto de terreno reforçado, in situ, por inclusões inseridas convenientemente orientadas (reforços) para melhorar as características resistentes do solo (Silva, 2008). De salientar que o aumento da capacidade para resistir às acções exteriores e a diminuição da deformabilidade de um maciço natural ou artificial, se fica a dever, sobretudo, à introdução destes elementos resistentes, o que não conduz, em geral, a um melhoramento significativo das características do maciço, como acontece nos métodos de tratamento e melhoramento, mas sim, a uma melhoria no comportamento global, tornado possível pela transferência de esforços para os elementos de reforço. Pode-se assim dizer que o efeito da introdução dos reforços é, por isso, essencialmente estrutural, pois a estrutura global do maciço é alterada (Domingues, 2006).

Mais recentemente, o comité técnico TC 17, actualmente designado por TC 211 da ISSMGE, propôs uma nova classificação das técnicas de melhoramento das características e comportamento dos terrenos (Chu et al., 2009):

1) WG-A: concepção e dimensionamento;

2) WG-B: melhoramento de terrenos sem a introdução de elementos/inclusões em solos atréticos;

3) WG-C: melhoramento de terrenos sem a introdução de inclusões em solos coesivos;

4) WG-D: melhoramento de terrenos com introdução de elementos/inclusões;

5) WG -E: melhoramento de terrenos com injecção de determinados tipos de inclusões;

6) WG-F: reforço do solo no preenchimento;

7) WG G: reforço do solo no corte.

No caso das estacas de brita, a técnica enquadra-se, segundo este sistema, nos métodos de melhoramento de terrenos com a introdução de elementos/inclusões, cujo princípio consiste na execução de um furo circular com determinado diâmetro e comprimento, a partir da superfície, e na introdução de material granular com melhores características drenantes e resistentes que o solo

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envolvente, e posterior compactação da mesma de baixo para cima. As colunas são dispostas segundo malhas regulares de grandes dimensões e com determinada geometria (Hernández, 2009).